混沌理論下的中學生課堂與創新思維培養

張青 劉丫丫

摘 要：中學的教學活動過程具有一定的混沌性與復雜性，不能采用傳統線性的單一教學模式，致使課堂僵硬、學生思維失去活力。實際上我們應將中學生的學習活動與學科教學視為一個混沌系統，強化初始條件，注重對中學生元認知能力的培養;關注分形意識，培養中學生的系統性、整體性思維;重視奇異吸引子，關注中學生情感因子的變化，從三個方面有效培養中學生的創新思維。

關鍵詞：混沌理論視域;中學生創新思維;培養策略

基金項目：湖南省教育科學十二規劃2015年度課題：網絡教育時空中的課程與教學論文研究（項目編號：XJK015BLL002）。

1 當前中學課堂教學中的問題

在當前的中學課堂中，教師過分重視知識的講授與記憶，脫離了實際的問題情境，限制了對中學生創新思維的培養。同時，有些教師傳統的、線性的教學方式，僵化的教學模式，讓中學生的學習枯燥又無聊，并不能有效激發中學生的學習積極性與求知欲，當然無法促進中學生創新思維的培養。中學課堂本身就是一個混沌、無序的系統，因此透過混沌理論的視角去審視中學生的學習課堂，給我們探索有效的中學生創新思維培養方法提供了很有益的啟發。

2 混沌理論的內涵以及對中學教學活動的啟發

混沌理論認為，任何系統都處于一種混沌的狀態，即雜亂無章的狀態，但在這無序狀態之下存在有序的規律。要真正理解混沌理論需要理解以下三個概念：蝴蝶效應、分形理論和奇異吸引子。

蝴蝶效應：巴西一只蝴蝶煽動造成的微弱氣流能形成席卷美國德克薩斯州的龍卷風，這種現象稱之為蝴蝶效應。在混沌系統中任何一個微小的變化，都能引起不可估量的后果。混沌系統中的蝴蝶效應警示我們，重視事物的初始條件，關注教學進程的微小變化，突破固化的線性思維方式，明確原因與結果并非一一的對應關系，實現由原有的線性觀到非線性觀的轉變。

分形理論：分形有兩個特征：第一，分形自始至終都是不規則的;第二，在不同的尺度上，不規則程度卻是一個常量。簡單來講，就是部分與整體存在相似性。分形理論體現了混沌系統中的有序性和規律性，這點告訴我們作為混沌系統的學科教學的活動過程與與教學設計中，其實隱藏著內在相似性與有序性，從好像混沌與無序的教學現象與活躍的各種各樣學生思維中尋找有序的規律。

奇異吸引子：吸引子分為收斂吸引子和奇異吸引子，前者使系統處于靜態的、平衡的狀態，后者則使系統偏離平衡區域，造成系統行為的不可預測性。[1]收斂吸引子規范教學進程，使教學向著預定的方向進行，而奇異吸引子作為教學中的不可控因素，往往使教學進程偏離原來的軌道，打破教學的線性規劃。因而，在混沌系統中我們除了關注收斂吸引子，更應關注為系統帶來混沌狀態的奇異吸引子，正是因為奇異吸引子的存在才使得教學過程變得生動有趣，否則整個教學進程將是一潭死水，又何談培養中學生的創新創造能力？

3 混沌理論下培養中學生創新思維的策略

3.1 強化初始條件，注重對中學生元認知能力的培養

混沌理論對于初始條件的敏感性，提醒我們應當注重對中學生元認知能力的培養。中學生的元認知能力是對自己學習過程進行自我監控、反思與評價的能力，更是中學生發現問題、分析問題并解決問題的基石。只有搭建好中學生學習的基礎，才能有效提高中學生的創新創造能力。一個富有成效具有創新性思維的中學生，必定自我反思能力較強。中學生創新能力的培養離不開對自身學習行為的反思與監控，中學生的創新思維并非一朝一夕產生的，而是在日積月累中不斷反思、優化自身學習行為中逐漸形成的。研究結果表明，中學生的元認知能力與創新性思維有顯著的正相關關系。元認知能力通過調節個體認知靈活性、豐富個體知識儲備、增強反思與總結能力，從而對創造性思維產生影響。[2]在教學中重視元認知能力的培養，能使我們的中學生成為一個靈活、彈性、關注自身成長的高校中學生。因此，在教學過程中，我們應當強化初始條件，注重對中學生元認知能力的培養。一方面，我們可以在教學過程中建立中學生對自己學習的評價與反思機制，讓中學生學會對自己學習的自我監控與調節，對自己的學習效果進行合理的評價;另一方面，我們也可以讓中學生在學習過程中為自己建立屬于自己的學習計劃表以及最終要達到的學習目標，并根據自己的學習進展進行個性化的調整，來設計與執行有效的學習計劃，以激勵自己學習。通過學習者對自己學習計劃、學習策略、學習進度的調整，讓中學生了解自己的學習效能，提高中學生的自我效能，進而不斷提升中學生的自我認知水平，培養中學生的元認知能力。

3.2 關注分形意識，培養中學生的系統與整體性思維

分形理論認為部分與整體存在內在的相似性，強調我們既要關注部分又要關注整體，以系統性、整體性思維，發現整體與部分之間的內在關聯性。創新能力就是發現、分析并解決問題的能力，可見創新能力的培養總是以問題驅動的，成人在工作與研究過程中遇到的真實問題往往是系統性問題，我們對它們不能孤立的理解，因為它們是相互聯系和相互依存的[3]，現實生活中的問題往往是多個問題的綜合體，要培養中學生的創新能力，就必須加強系統性思維的培養與訓練，將復雜性問題分解一個個簡單化的子問題，并分析子問題與復雜問題之間可能存在的內在相似性，就能很快的發現解決該復雜問題的方法。從系統的角度去分析與解決問題能拓寬中學生的視野，使中學生更廣闊、更全面的眼界去分析與解決問題。只有以系統、整體的角度看待問題才不會以偏概全，忽略解決問題的關鍵。所以，在教學過程中多設置綜合性、復雜性的問題，將信息技術學科與其它學科建立聯系，實現多學科的融合。通過建構復雜化的問題情境，鼓勵中學生從系統性、整體性的角度去看待學科中的任務與問題，建構不同問題之間的聯結，最后解決問題，從而培養中學生創新性思維，提升中學生的創新創造能力。

3.3 重視奇異吸引子，關注中學生情感因子的變化

研究表明，積極的情感特質能有效培養學習者的創新思維。[4]而中學生的情感因子變化（即奇異吸引子）是整個教學進程中最不可控的因素。因此，在教學過程中，我們應該時刻關注中學生的心理情感變化，給他們適時的反饋與指導，以利于中學生調節好情緒狀態，從而才有利于創新能力的培養。對中學生情感變化的幫助，必須通過教師在教學進程中潛移默化的影響，發現中學生存在的問題，并對學習的消極情緒加以引導與梳理，才能為中學生創新性思維的發展提供合適的土壤，提高中學生的學習積極性。中學課堂的混沌性，中學生情感變化的不可控制性，致使教學進程并不總是一帆風順的，面對教學中出現的突發情境或中學生在學習過程中出現的質疑聲，我們不能不假思索的去制止或對其忽視不見，認為其影響了原有的教學進度，這樣會抑制他們的情緒與心理，也會限制中學生的個性化發展與創新思維，相反，我們應該以不變應萬變，挖掘該教學情境的有利因素，對中學生加以引導與幫助，充分發揮中學生的學習潛能，挖掘中學生身上存在的可能性，實現中學生的個性化學習。例如，在給高中生講解c++的輸入與輸出功能時，提問學生不加雙引號能否輸出英文字符，有學生指出可以通過int定義的方式輸出英文字符。雖然該同學的回答本身是錯誤的，也與本節的學習內容無關，但是卻與之后的學習內容息息相關。因此，教師可以讓學生先自己去探究，該疑問是否成立，若不成立哪里出了問題。顯然，是因為int是定義整形變量的，并不能成功輸出英文字符，但我們可以定義字符變量來輸入英文字符。通過關注中學生學習過程中遇到的問題，適時的設疑，讓中學生自主的學習探究，來激發中學生對之后所學內容的學習興趣與學習積極性，促進學習者創新思維的培養。

4 小結

中學課堂、中學生的學科教學過程、中學生心理活動都充滿了復雜性與混沌性，若只是采用傳統線性的教學模式教學與單一而僵硬的灌輸，會限制中學生創新思維培育。因此，我們應當將中學生的學習課堂視為一個混沌系統，發現混沌系統無序狀態中存在的有序性與規律性，培養中學生的系統性思維，重視中學生元認知能力的提升，關注中學生在教學過程中的情感因子的變化，促進學習者的個性化發展，能有效激發中學生學習動機與學習求知欲，優化中學生的學習效果與效率，進而促進中學生的創新思維的發展。

參考文獻

[1]王詩兵，王秀友，董亞軍.教育混沌研究若干問題探析[J].高等農業教育， 2007-2，2：19-21.

[2]楊潔.碩士研究生元認知能力對創造性思維的影響研究[D].南昌大學，2017.

[3]Michael C. Jackson. Systems Thinking： Creative Holism for Managers USA， Wiley， 2003.

[4]李亞丹.特質情感和狀態情感對創造性思維的影響[D].西南大學，2016.

作者簡介

張青（1971-），男，漢族，湖南岳陽人，教育學博士，湖南師大教科院副教授，教育技術學碩士生導師。

劉丫丫，湖南師大教科院在讀研究生。